机械基础教案(中职)

机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 1 章节 名称 绪论 平面机构运动副和运动简图 授课 形式 讲授 课 时 1 班 级 10 综 3 教学 目的 掌握常用的运动副类型 教学 重点 低副和高副 教学 难点 运动副的区分和实践认识 辅助 手段 教学模型 课外 作业 课后 体会 通过教学学生掌握了运动副的概念和特点比较 一 运动副 使两物体直接接触而又能产生一定相对运动的联接 称为运动副 根据运动副中两构接触形式不同 运动副可分为低副和高副 1 低副 低副是指两构件之间作面接触的运动副 按两构件的相对运动情况 可分为 1 转动副 两构件在接触处只允许作相对转动 由滑块与导槽组成的运动副 2 移动副 两构件在接触处只允许作相对移动 由滑块与导槽组成的运动副 3 螺旋副 两构件在接触处只允许作 定关系的转动和移动的复合运动 丝杠与螺母组成的运动副 2 高副 高副是两构件之间作点或线接触的运动副 a 转动副 b 移动副 c 螺旋副 a b c 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 2 二 自由度 个作空间运动的构件具有六个独立的运动 即沿 X Y Z 轴的移动和绕 X Y Z 轴的转动 构件 的这种独立的运动称为构件的自由度 一个作平面运动的自由构件 可以产生三个独立运动 即沿 X Y Z 轴的移动及绕 A 点 极点 的 转动 所以具有三个自由度 当两个作平面运动的构件组成运动副之后 由于受到约束 相应的自由度也随之减少 转动副约束了 沿 X Y 轴向移动的自由度 保留了 个转动的自由度 移动副约束了沿一轴方向的移动和在平面内两个转 动自由度 保留了沿另 轴方向移动的自由度 高副则只约束了沿接触处公法线方向移动的自由度 保留了 绕接触处的转动和沿接触处共切线方向移动的两个自由度 所以在平面机构中 每个低副引入两个约束 使构件失去两个自由度 所以在平面机构中 每个低副引入两个约束 使构件失去两个自由度 每个高副引入一个约束 使构件失去一个自由度 每个高副引入一个约束 使构件失去一个自由度 三 平面机构的运动简图 绘制平面机构运动简图的目的 绘制平面机构运动简图的目的在于 撇开与机构运动无关的外部形态 把握机构运动性质的内在联系 揭示机构的运动规律和特性 机构的相对运动只与运动副的数目 类型 相对位置及某些尺寸有关 而与构件的横截面尺寸 组成构 件的零件数目 运动副的具体结构无关 用线条表示构件 用简单符号表示运动副的类型 按一定比例确定运动副的相对位置及与运动有关的 尺寸 这种简明表示机构各构件运动关系的图形称机构运动简图 只表示机构的结构及运动情况 不严格按比例绘制的简图称为机构示意图 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 3 章节 名称 铰链四杆机构 授课 形式 讲授 课 时 2 班 级 10 综 3 教学 目的 掌握铰链四杆机构的基本类型以及平面四杆机构曲柄存在的条件 教学 重点 1 铰链四杆机构的基本类型 2 平面四杆机构曲柄存在的条件 教学 难点 四杆机构类型的判别 辅助 手段 教学模型 课外 作业 练习册 课后 体会 通过教学 学生能掌握铰链四杆机构中曲柄存在条件以及四杆机构类型的判别 一 四杆机构的组成 铰链四杆机构是由转动副联结起来封闭系统 其中被固定的杆 4 被称为机架 不直接与机架相连的杆 2 称之为连杆 与机架相连的杆 1 和 杆 3 称之为连架 凡是能作整周回转的连架杆称之为曲柄 只能在小于 360 的 范围内作往复摆动的连架杆称之为摇杆 二 链四杆机构的类型 铰链四杆机构根据其两个连架杆的运动形式不同 可以分为曲柄摇杆机构 双曲柄机构和双摇杆机构 三种基本形式 1 曲柄摇杆机构 若铰链四杆机构中的两个连架杆 一个是曲柄而另一个是摇杆 则该机构称为曲柄摇杆机构 用来调整雷达天线俯仰角度的曲柄摇杆机构 汽车前窗的刮雨器 当主动曲柄 AB 回转时 从动摇杆作往复摆动 利用摇杆的延长部分实现刮雨动作 2 双曲柄机构 如果铰链四杆机构中的两个连架杆都能作 360 整周回转 则这种机构称为双曲柄机构 在双曲柄机构中 若两个曲柄的长度相等 机架与连架杆的长度相等 这种双曲柄机构称为平行双曲 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 4 柄机构 蒸汽机车轮联动机构 是平行双曲柄机构的应用实例 平行双曲柄机构在双曲柄和机架共线时 可能 由 于某些偶然因素的影响而使两个曲柄反向回转 机车车轮联动机构采用三个曲 柄的目的就是为了防止其反转 3 双摇杆机构 铰链四杆机构的两个连架杆都在小于 360 的角度内作摆动 这种 机构称为双摇杆机构 三 曲柄存在的条件 由上述以知 在铰链四杆机构中 能作整周回转的连架杆称为曲柄 而 曲柄是否存在 则取决于机构中各杆的长度关系 即要使连架杆能作整周转动而成为曲柄 各杆长度必须满 足一定的条件 这就是所谓的曲柄存在的条件 可将铰链四杆机构曲柄存在的条件概括为 可将铰链四杆机构曲柄存在的条件概括为 1 1 连架杆与机架中必有一个是最短杆 连架杆与机架中必有一个是最短杆 2 2 最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和 最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和 上述两条件必须同时满足 否则机构中无曲柄存在 根据曲柄条件 还可作如下推论 1 若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和 则可能有以下几种情 况 a 以最短杆的相邻杆作机架时 为曲柄摇杆机构 b 以最短杆为机架时 为双曲柄机构 c 以最短杆的相对杆为机架时 为双摇杆机构 2 若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和 则不论以哪一杆为机架 均为 双摇杆机构 四 铰链四杆机构的演化 1 曲柄滑块机构 在曲柄摇杆机构中 如果以一个移动副代替摇杆和机 架间的转动副 则形成的机构称为曲柄滑块机构 它能把回转运动转换为往复直线运动 或作相反的转 变 2 导杆机构 a 曲柄摇杆机构 b 导杆机构 c 摆动滑块机构 d 固定 滑块机构 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 5 章节 名称 铰链四杆机构的工作特性 授课 形式 讲授 课 时 1 班 级 10 综 3 教学 目的 掌握铰链四杆机构的工作特性 教学 重点 掌握铰链四杆机构的工作特性 教学 难点 急回特性 死点 辅助 手段 教学模型和相关课件 课外 作业 练习册 课后 体会 通过生动具体的实物教学 并结合课件教学 学生能很快适应教学 掌握和领会所学知识内容 一 急回特性和行程速比系数 曲柄摇杯机构中 当曲柄 A B 沿顺时针方向以等角速度转过 1 时 摇杆 CD 自左极限位置 C1D 摆 至右极位置 C2D 设所需时间为 t1 C 点的明朗瞪为 V1 而当曲柄 AB 再继续转过 2 时 摇杆 CD 自 C2D 摆回至 C1D 设所需的时间为 t2 C 点的平均速度为 V2 由于 1 2 所以 t1 t2 V2 Vl 由此说明 由此说明 曲柄曲柄 ABAB 虽作等速转动 而摇杆虽作等速转动 而摇杆 CDCD 空回行程的平均速度却大于工作行程的平均速度 这种性质称为机构的急空回行程的平均速度却大于工作行程的平均速度 这种性质称为机构的急 回特性 回特性 摇杆 CD 的两个极限位置间的夹角 称为摇秆的最大 摆角 主动曲柄在摇杆处于两个极限位置时所夹的锐角 称 为极位夹角 在某些机械中 如牛头刨床 插床或惯性筛等 常利用常利用 机械的急回特性来缩短空回行程的时间 以提高生产率 机械的急回特性来缩短空回行程的时间 以提高生产率 行程速比系数 K 从动件空回行程平均速度 V2 与从动件 工作行程平均速度 V1 的比值 K 值的大小反映了机构的急回 特性 K 值愈大 回程速度愈快 K V2 V1 C2C1 t2 C1C2 t1 180 十 180 一 由上式可知 K 与 有关 当 0 时 K 1 说明该机构无 急回特性 当 0 时 K l 则机构具有急回特性 二 死点 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 6 以摇杆作为主动件的曲柄摇杆机构 在从动曲柄与连杆共线的两个位置时 出现了机构的传动角 0 压力角 90 的情况 此时连杆对从动曲柄的作用力恰好通过其回转中心不能推动曲柄转动 机 构的这种位置称为死点 机构在死点位置时由于偶然外力的影响 也可能使曲柄转向不定 死点对于转动机构是不利的 常利用惯性来通过死点 也可采用机构错排的方法避开死点 但死点也有可利用的一面 当工件被夹紧后 BCD 成一直线 机构处于死点位置 即使工件的反力很大 夹具也不会自动松脱 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 7 章节 名称 凸轮机构的应用和分类 授课 形式 讲授 课 时 1 班 级 10 综 3 教学 目的 了解凸轮机构的应用和分类 教学 重点 凸轮机构的功用 教学 难点 凸轮机构的功用 辅助 手段 模型 挂图 课外 作业 练习册 课后 体会 通过教学 学生结合实物的感性认识接受较快 一 凸轮机构的组成和应用 1 组成 凸轮机构是由凸轮 从动件和机架三个部分所组成 2 运动规律 凸轮机构可以将主动件凸轮的等速连续转动变换为从动件的往复直线运动或绕某定点的摆动 并依 靠凸轮轮廓曲线准确地实现所要求的运动规律 3 特点 优点是 只要正确地设计凸轮轮廓曲线 就可以使从动件实现任意给定的运动规律 且结构简单 紧凑 工作可靠 缺点是 凸轮与从动件之间为点或线接触 不易润滑 容易磨损 因此 凸轮机构多用于传力不大的控制机构和调节机构 二 凸轮机构的分类 1 按凸轮的形状分 l 盘形凸轮 也叫平板凸轮 这种凸轮是一个径向尺寸变化的盘形构件 当凸轮l绕固定轴转动时 可使从动件在 垂直于凸轮轴的平面内运动 2 移动凸轮 当盘形凸轮的径向尺寸变得无穷大时 其转轴也将在无穷远处 这时凸轮将作直线移动 通常称这 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 8 种凸轮为移动凸轮 3 圆柱凸轮 凸轮为一圆柱体 它可以看成是由移动凸轮卷曲而成的 曲线轮廓可以开在圆柱体的端面也可以在 圆柱面上开出曲线凹槽 2 按从动件的形式分 l 尖顶从动件 结构最简单 而且尖顶能与较复杂形状的凸轮轮廓相接触 从而能实现较复杂的运动 但因尖顶极易 磨损 故只适用于轻载 低速的凸轮机构和仪表中 2 滚子从动件 在从动件的一端装有一个可自由转动的滚子 由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦 故磨损较小 改 善了工作条件 因此 可用来传递较大的动力 应用也最广泛 3 3 平底从动件平底从动件 从动件一端做成平底 即平面 在凸轮轮廓与从动件底面之间易于形成油膜 故润滑条件较好 磨损 小 当不计摩擦时 凸轮对从动件的作用力始终与平底垂直 传力性能较好 传动效率较高 所以常用于高 速凸轮机构中 但由于从动件为一平底 故不适用于带有内凹轮廓的凸轮机构 但由于从动件为一平底 故不适用于带有内凹轮廓的凸轮机构 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 9 章节 名称 从动件的常用运动规律 授课 形式 讲授 课 时 2 班 级 10 综 3 教学 目的 了解从动件的常用运动规律 教学 重点 常用运动规律特点和应用 教学 难点 运动曲线的绘制 辅助 手段 课外 作业 练习册 课后 体会 本课教学有一定的难度 学生对空间实物向平面图形的转换有所欠缺 有待再度帮助理解 一 基本概念 1 基圆 基圆 以凸轮轮廓最小半径 rb所作的圆 2 推程 推程 从动件经过轮廓AB段 从动件被推到最高位置 3 推程角 推程角 角 0 这个行程称为 2称为 4 回程 回程 经过轮廓CD段 从动件由最高位置回到最低位置 5 回程角 回程角 角 2 6 远停程角 远停程角 角 1 7 近停程角 近停程角 角 3 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 10 等加速等减速运动规律位移曲线 二 凸轮与从动件的关系 凸轮的轮廓机构取决于从动件的运动规律 从动件的运动规律取决于工作要求 凸轮的轮廓机构取决于从动件的运动规律 从动件的运动规律取决于工作要求 三 从动件的运动规律 1 等速运动规律 当凸轮作等角速度旋转时 从动件上升或下降的速度为一常数 这种运动规律称为等速运动规律 1 1 位移曲线 S 曲线 若从动件在整个升程中的总位移为 h 凸轮上对应的升程角为 0 那么由运动学可知 在等速运动中 从动件的位移 S 与时间 t 的关系为 S v t 凸轮转角 与时间 t 的关系为 t 则从动件的位移 S 与凸轮转角 之间的关系为 v 和 都是常数 所以位移和转角成正比关系 因此 从动件作等速运动的位移曲线是一条向上的斜斜 直线直线 从动件在回程时的位移曲线则与下图相反 是一条向下的斜直线斜直线 2 等速运动凸轮机构的工作特点 由于从动件在推程和回程中的速度不变 加速度为零 故运动平稳 但在运动开始和终止时 从动件的 速度从零突然增大到 v 或由 v 突然减为零 此时 理论上的加速度为无穷大 从动件将产生很大的惯性力 使凸轮机构受到很大冲击 这种冲击称刚性冲击 随着凸轮的不断转动 从动件对凸轮机构将产生连续的周 期性冲击 引起强烈振动 对凸轮机构的工作十分不利 因此 这种凸轮机构一般只适用于低速转动和从动 件质量不大的场合 2 等加速 等减速运动规律 当凸轮作等角速度旋转时 从动件在升程 或回程 的前半程作等加速运动 后半程作等减速运动 这种 运动规律称为等加速等减速运动规律 1 位移曲线 S 曲线 由运动学可知 当物体作初速度为零的等加 速度直线运动时 物体的位移方程 在凸轮机构中 凸轮按等角速度 旋转 凸轮转 角 与时间 t 之间的关系为 v s 2 2 1 ats 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 11 t 则从动件的位移 S 与凸轮转角 之间的关系为 式中 a 和 都是常数 所以位移 s 和转角 成二次函数的关系 所以 从动件作等加速等减速运动的位移 曲线是抛物线 因此 从动件在推程和回程中的位移曲线是由两段曲率方向相反的抛物线连成 2 等加速等减速运动凸轮机构的工作特点 从动件按等加速等减速规律运动时 速度由零逐渐增至最大 而后又逐步减小趋近零 这样就避免了刚 性冲击 改善了凸轮机构的工作平稳性 因此 这种凸轮机构适合在中 低速条件下工作 2 2 2 a s 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 12 章节 名称 盘形凸轮轮廓曲线的设计 授课 形式 讲授 课 时 2 班 级 10 综 3 教学 目的 根据工作要求已经选定从动件的运动规律 并已知凸轮的转向和基圆半径 就可以进行轮廓曲线 的设计 教学 重点 反转法 教学 难点 滚子凸轮机构的反转法画图 辅助 手段 课外 作业 课后 体会 通过再度的讲解和分析 学生对前节课的内容进行拆分化解 有所提高 一 作图原理 反转法 在整个机构上加上一个反转的角速度 机构中的各件的相对运动不变 凸轮不动 从动件一 方面绕圆心作 另一方面在自己的导路中按预定的规律运动 尖顶的轨迹就是凸轮的轮廓 尖顶的轨迹就是凸轮的轮廓 二 作图 1 尖顶对心移动从动件盘形凸轮 1 选取适当比例尺作位移线图和基圆 2 作位移线图和基圆取分点保持等分角度一致 3 沿导路方向量取各点的位移量 4 光滑连接各点 形成轮廓曲线 对心移动从动件盘形凸轮轮 廓的绘制 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 13 2 滚子移动从动件盘形凸轮 1 同前 2 在已画出的理论轮廓曲线上选一系列点为圆心 以滚子半径为半径作若干个滚子圆 此圆族 的内包络线即为所求的凸轮轮廓曲线 它是实际与滚子接触的凸轮轮廓 所以称为凸轮的实际轮廓 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 14 章节 名称 螺纹概述 授课 形式 讲授 课 时 2 班 级 10 综 3 教学 目的 了解螺纹的应用和分类 代号 教学 重点 了解螺纹的应用和分类 代号 教学 难点 了解螺纹分类 代号 辅助 手段 实物或模型 课外 作业 练习册 课后 体会 螺纹的实物教学 比较简单 学生接受较快 螺纹联接 利用螺纹零件将两个或两个以上的零件相对固定起来的联接 利用螺纹零件将回转运动变为直线运动 从而传递运动或动力的装置 称为螺旋传动 一 螺纹的形成 二 螺纹的类型 1 线数分 在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹 称为单线螺 纹 也可沿二条 三条螺旋线分别切制出双线螺纹和三 线螺纹 单线螺纹主要用于联接 多线螺纹主要用于传动 2 按螺旋线绕行方向 按螺旋线绕行方向的不同 又有右旋螺纹和左旋螺纹之分 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 15 通常采用右旋螺纹 左旋螺纹仅用于有特殊要求的场合 3 按位置分 螺纹有外螺纹和内螺纹之分 在圆柱体外表面上形成的螺纹 称为外螺纹 在圆孔的表面上形成的螺纹 称为内螺纹 普通螺纹又有粗牙和细牙两种 公称直径相同时 细牙螺纹的螺距小 升角小 自锁性好 螺杆强度 较高 适用于受冲击 振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接 细牙螺纹比粗牙螺纹的耐磨性差 不宜经 常拆卸 故生产实践中广泛使用粗牙螺纹 三 螺纹的主要参数 螺纹的主要参数 1 大径 d D 螺纹的最大直径 对外螺纹是牙顶圆柱直径 d 对内螺纹是牙底圆柱直径 D 标 准规定大径为螺纹的公称直径 2 小径 d1 D1 螺纹的最小直径 对外螺纹是牙底圆柱直径 d1 对内螺纹是牙顶圆柱直径 D1 3 中径 d2 D2 处于大径和小径之间的一个假想圆柱直径 该圆柱的母线位于牙型上凸起 牙 和 沟槽 牙间 宽度相等处 此假想圆柱称为中径圆柱 4 螺距 P 在中径线上 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离 5 导程 S 同一螺旋线上 相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离 对单线螺纹 S P 对于线数为 n 的多线螺纹 S np 6 牙形角 在轴向截面内螺纹牙形两侧边的夹角 7 升角 在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角 四 螺纹代号与标记 1 普通螺纹 螺纹的标记由螺纹代号 螺纹公差代号和螺纹旋合长度代号组成 例 M24 1 5 左 5g6g L 其中 M24 代表公称直径为 24mm 的螺纹 1 5 表示螺纹的螺距为 1 5mm 左 代表螺纹为左旋螺纹 5g 螺纹中径公差代号 6g 螺纹顶径公差代号 L 代表螺纹旋合长度 注 1 粗牙普通螺纹不标螺距 2 中径与顶径公差代号相同只须标一个 3 右旋螺纹旋向不标 4 中等旋合长度时可不标代号 短旋合长度时标 S 长旋合长度时标 L 特殊时也可标出旋 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 16 合长度数值 2 管螺纹 非螺纹密封用的管螺纹由螺纹特征代号 G 尺寸代号和公差等级代号 A B 组成 例 G 1 1 2A 表示公称直径为 1 1 2 英寸公差等级为 A 级外螺纹 G1 1 2 表示公称直径为 1 1 2 英寸的内螺纹 注 1 内螺纹不标公差等级代号 2 左旋螺纹可附加代号 LH 例 G1 1 2 LH 3 管螺纹的公称直径指管子的内径 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 17 章节 名称 螺纹联接的基本类型和螺纹联接件 授课 形式 讲授 课 时 2 班 级 10 综 3 教学 目的 了解螺纹联接的基本类型 教学 重点 螺纹联接的基本类型 教学 难点 螺纹联接的基本类型 辅助 手段 实物或模型 课外 作业 练习册 课后 体会 本课的内容比较简单 学生接受较快 一 螺纹联接件 螺纹联接件有螺栓 双头螺柱 螺钉 紧定螺钉 螺母 垫圈 防松零件等 它们多为标准件 其结 构 尺寸在国家标准中都有规定 它们的公称尺寸均为螺纹大径 d 设计时应根据标准选用 1 螺栓 bolt 螺栓的一部分为制有螺纹的螺杆 另一部分为螺栓头 螺栓头部形状很多 如六角头 方头 圆柱头 和 T 形头等 应用最多的是六角头 2 双头螺栓 double end stud 3 螺钉 screw 4 紧定螺钉 set screw 5 螺母 nut 6 垫片 washer 二 螺纹联接的基本类型 螺纹联接的基本类型有螺栓联接 双头螺柱联接 螺钉联接 紧定螺钉联接 1 螺栓联接 螺栓联接是将螺栓穿过被联接件的孔 然后拧紧螺母 将被联接件联接起来 螺栓联接分为普通螺栓 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 18 联接和配合螺栓联接 前者螺栓杆与孔壁之间留有间隙 后者螺栓杆与孔壁之间没有间隙 常采用基孔制过 渡配合 螺栓联接无须在被联接件上切制螺纹孔 所以结构简单 装拆方便 应用广泛 这种联接通用于被联 接件不太厚并能从被联接件两边进行装配的场合 2 双头螺柱联接 双头螺柱联接是将双头螺柱的一端旋紧在被联接件之一的螺纹孔中 另一端则穿过其余被联接件的通 孔 然后拧紧螺母 将被联接件联接起来 这种联接通用于被联接件之一太厚被联接件之一太厚 不能采用螺栓联接或希望联 接结构较紧凑 且需经常装拆的场合 3 螺钉联接 螺钉联接是将螺钉穿过一被联接件的通孔 然后旋入另一被联接件的螺纹孔中 这种联接不用螺母 有光整的外露表面 它适用于被联接件之一太厚且不经常装拆的场合 4 紧定螺钉联接 紧定螺钉联接是将紧定螺钉旋入被联接件之一的螺纹孔中 并以其末端顶住另一被联接件的表面或顶 入相应的凹坑中 以固定两个零件的相互位置 这种联接多用于轴与轴上零件的联接 并可传递不大的载荷 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 19 章节 名称 螺纹传动类型和应用 授课 形式 讲授 课 时 1 1 班 级 10 综 3 教学 目的 了解螺纹传动特点和应用 能熟练运用左 右手法则判断运动方向 掌握螺纹传动移动距离的计算 教学 重点 能熟练运用左 右手法则判断运动方向 教学 难点 能熟练运用左 右手法则判断运动方向 掌握螺纹传动移动距离的计算 辅助 手段 实物或模型 课外 作业 练习册 课后 体会 移动方向的判定比较抽象 学生接受有一定的难度 一 概述 螺纹传动是用内 外螺纹组成的螺旋副来传递运动和动力的传动装置 螺旋传动主要用来把主动件的回 转运动转变为从动件的直线往复运动 螺纹传动特点 结构简单 传动连续 平稳 承载能力大 传动精度高 但在传动中磨损较大效率低 二 普通螺旋传动 1 普通螺旋传动 指由螺杆和螺母组成的简单螺旋副 2 运动方向的判定 螺杆 螺母的运动方向可根据左右手螺旋法则来判定 左旋螺杆 螺母 伸左手 右旋螺杆 螺母 伸右手 半握拳 四指顺着螺 杆 或螺母 的旋转方向 大母指的指向 即为螺杆 螺母 的移动方向 若当螺杆 螺母 原地旋转 螺母 螺杆 移动时 螺母 螺杆 移动方向与 大拇指指向相反 3 移动距离 L n S mm min 三 其它螺旋传动 1 差动螺旋传动 差动螺旋传动是指活动螺母与螺杆产生差动的螺旋传动机构 差动螺旋传动机构 可以产生极小的位移 而其螺纹的导程并不需要很小 加工比较容易 所以差动螺旋 机构常用于测微器 计算机 分度机 以及许多精密切削机床仪器和工具中 2 滚动螺旋传动 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 20 为了提高螺旋传动的效率 螺纹面之间采用滚动摩擦代替滑动摩擦 这种技术就是滚动螺旋传动 滚珠螺旋传动 传动效率高 传动时运动平稳 动作灵敏 但结构复杂 制造技术要求高 外形尺寸 较大 成本高 目前主要应用在精密传动的数控机床上 以及自动控制装置 升降机构和精密测量仪器中 章节 名称 带传动概述 授课 形式 讲授 课 时 1 班 级 10 综 3 教学 目的 1 熟悉带传动的特点及类型 2 掌握 V 型带的构造 标准 教学 重点 带传动的特点 教学 难点 带传动的特点 传动比的计算方法 辅助 手段 实物或模型 课外 作业 练习册 课后 体会 内容比较简单 易于学生接受 带传动是由主动轮 从动轮和传动带所组成 靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力 靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力 一 带传动的特点和类型 1 带传动的特点 与其它传动形式相比较 带传动具有以下特点 1 由于传动带具有良好的弹性 所以能缓和冲击 吸收振动 传动平稳 无噪声 但因带传动存在滑动现象 所以不能保证恒定的传动比 2 传动带与带轮是通过摩擦力传递运动和动力的 因此过载时 传动带在轮缘上会打滑 从而可以避免其它 零件的损坏 起到安全保护的作用 但传动效率较低 带的使用寿命短 轴 轴承承受的压力较大 3 适宜用在两轴中心距较大的场合 但外廓尺寸较大 结构简单 制造 安装 维护方便 成本低 但不适用于高温 有易燃易爆物质的场合 2 带传动的类型 带传动可分为平型带传动 V 型带传动 圆形带传动和同步带传动等 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 21 1 平型带传动 平型带 flat belt 的横截面为矩形 已标准化 常用的有橡胶帆布带 皮革带 棉布带和化纤带等 平型带传动主要用于两带轮轴线平行的传动 其中有开口式传动 open belt drive 和交叉式传动 crossed belt drive 等 开口式传动 两带轮转向相同 应用较多 交叉式传动 两带轮转向相反 传动带容易磨损 2 V 型带传动 V 型带 V belt 的横截面为梯形 已标准化 V 型带传动是把 V 型带紧套在带轮上的梯形槽内 使 V 型 带的两侧面与带轮槽的两侧面压紧 从而产生摩擦力来传递运动和动力 在相同条件下 V 型带传动比平型带传动的摩擦力大 由于楔形摩擦原理 V 型带的传动能力为平带的 3 倍 故 V 型带传动能传递较大的载荷 获得了广泛的应用 3 圆形带传动 圆形带常用皮革制成 也有圆绳带和圆锦纶带等 它们的横截面均为圆形 圆形带传动只适用于低速 轻载的机械 如缝纫机 真空吸尘器 磁带盘的传动机构等 4 同步带传动 同步带 synchronus bolt 传动是靠带内测的齿与带轮的齿相啮合来传递运动和动力的 由于钢丝绳受 载荷作用时变形极小 又是啮合传动 所以同步带传动的传动比较准确 二 V 型胶带的构造和标准 1 V 型胶带的构造 三角胶带都制成无接头的环形 它由包布层 伸张层 强力层和压缩层四个部分组成 包布层多由胶帆布制成 它是 V 型带的保护层 伸张层和压缩层主要由橡胶组成 当胶带在带轮上弯曲时可分别伸张和压缩 强力层由几层棉帘布或一层线 绳制成 用来承受基本的拉力 2 V 型胶带的标准 V 型胶带是标准件 由专业工厂生产 按截面尺寸的大小 V 型三角胶带分为 O A B C D E F 七种型号 线绳结构的三角胶带目前只生产 O A B C 四种型号 V 型带的内周长度称公称长度 V 型带中性层的长度称节线长度 例如 B2400 表示 V 型带型号为 B 型 内周长 2400mm a 平型带传动 b V 型带传动 c 圆形带传动 d 同步带传动 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 22 章节 名称 带传动的工作原理 授课 形式 讲授 课 时 2 班 级 10 综 3 教学 目的 1 了解带传动的受力分析方法 熟悉带传动的应力分布规律 2 理解弹性滑动 打滑的概念及区别 教学 重点 1 了解带传动的受力分析方法 熟悉带传动的应力分布规律 2 理解弹性滑动 打滑的概念及区别 教学 难点 理解弹性滑动 打滑的概念及区别 辅助 手段 课外 作业 课后 体会 受力分析有难度 一 带传动的受力分析 1 静止时 带预紧套在带轮上 带轮两边的张紧力相等 为初拉力 F0 2 带负载传动时 带与带轮接触面间有摩擦力 带绕上主动轮的一边被拉紧 紧边 拉力由 F0增大到 F1 另一边 松边 拉力由 F0降至 F2 有效拉力 紧边与松边拉力的差值 F1 F2 为带传动中起传递转矩作用的拉力 又称有效圆周力 Ft Ft F1 F2 Ff 实际上有效圆周力等于带与带轮之间的摩擦力总和 Ff 假定带工作时总长度不变 则 F1 F0 F0 F2 所以 F1 F2 2F0 则 紧边拉力 F1 F0 Ft 2 松边拉力 F2 F0 Ft 2 3 临界状态时 在预紧力 F0一定时 传递的有效拉力 Ft等于极限摩擦力 Flim时 带将打滑 带能传递的最大圆周力为 Ftmax F1 1 1 ef 1 二 带传动的应力分析 传动带工作时产生三种应力 1 拉应力 工作时由紧边拉力 F1和松边拉力 F2引起的应力 1 F1 A MPa 2 F2 A MPa 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 23 2 弯曲应力 传动带弯曲时产生的应力 3 离心拉应力 传动带绕带轮作圆周运动时带上每一质点都不可避免地受离心力作用而产生离心 拉应力 各截面处应力是不相等的 传动带紧边绕入小带轮处应力最大各截面处应力是不相等的 传动带紧边绕入小带轮处应力最大 max 1 b1 C MPa 三 滑动分析 1 弹性滑动 传动带具有一定的弹性 受到拉力后要产生弹性伸长 拉力大伸长量也大 传动带工作时 紧边拉力 F1比松边拉力 F2大 所以紧边比松边的弹性变形量大 当传动带绕入主动带轮时 轮上的 A 点和带上的 B 点重合 线速度相等 随着主动带轮的转动 带上 B 点的拉力由 F1减少到 F2 带的伸长量也相应地减少 这样轮上的 A 点到了 A1点时 带上的 B 点才到 B1点 B1点滞后于 A1点 由此可见 传动带随主动带轮运动的过程中 由向后的微小滑动 使带的线速 v 落后于 主动轮的线速度 V1 传动带绕入从动轮时 带上的 C 点和轮上的 D 点重合 传动带是由松边过渡到紧边的 所以带所受的拉力 F2增大到 F1 带的变形量也逐渐增加 带上的 C 点已到 C1点时 轮上的 D 点才到 D1点 D1点滞后于 C1点 可见传动带在从动轮表面有向前的微小滑动 使传动带的速度 V 大于从动轮的线速度 V2 由传动带的弹性变形而引起的滑动称为弹性滑动 弹性滑动在带传动中是不可避免的 因此带传动不由传动带的弹性变形而引起的滑动称为弹性滑动 弹性滑动在带传动中是不可避免的 因此带传动不 能保证有准确的传动比能保证有准确的传动比 2 打滑 当传动所需要的圆周力大于极限摩擦力时 传动带将在带轮轮缘上产生显著的相对滑动 这种现象称 为打滑 打滑时 传动带的速度迅速下降 使传动失效 带传动正常工作时是不允许打滑的 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 24 章节 名称 V 型带传动设计 授课 形式 讲授 课 时 2 班 级 10 综 3 教学 目的 知道带传动的失效形式及设计准则 会设计 V 型带传动 教学 重点 V 型带传动的设计步骤 教学 难点 V 型带传动的设计步骤 辅助 手段 V 带的选型图 课外 作业 练习册 课后 体会 有难度 学生不易掌握 一 带传动的失效形式和设计准则 带传动的主要失效形式 打滑 疲劳破坏 带传动设计准则 既要保证传动带具有足够的传动能力 不打滑 又要保证 传动带具有足够的疲劳强 度 达到预期使用寿命 二 V 型带传动设计的原始数据和主要内容 1 V 型带传动的原始数据一般为 1 传递的功率 2 大 小带轮的转速 n2 n1 r min 或传动比 3 传动对外廓尺寸的要求 4 传动的用途和工作条件 2 V 型带传动主要内容 1 确定 V 型带的型号 根数和长度 2 选定传动的中心距 3 带轮基准直径及结构尺寸 4 计算初拉力和带对轴的压力 三 V 型带传动的设计步骤 1 确定计算功率 计算功率 是根据所传递的名义功率 及 V 型带传动的工作情况确定的 表 9 2 工作情况系数 KA 原 动 机 一 天 工 作 时 间工 作 机 10 10 1 6 16 10 10 1 6 1 6 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 25 载荷 平稳 液体搅拌机 离心式水泵 离心式压缩机 轻型输送机 鼓风机和通风机 7 5KW 1 01 11 21 11 21 3 载荷 变动小 带式输送机 鼓风机 7 5KW 发电机 旋转式水泵 机床 剪床 振动筛 压力 机 1 11 21 31 21 31 4 载荷变 动较大 螺旋式输送机 斗式提升机 往复式水泵 压缩机 锻锤 粉碎机 锯木机 纺织机 饲料压粒机 和木工机械 1 21 31 41 41 51 6 载荷变 动很大 碎矿机 旋转式 颚式 球磨机 棒磨 机 起重机 挖掘机 脱粒滚筒 橡胶辊压机 1 31 41 51 51 61 8 表 9 3 V 型带轮最小直径 dmin 型 号 OABCDEF dmin 71 63 100 90 140 125 200315500800 1 选择 V 型带型号 根据计算功率 Pc 和小带轮转速 n1 由图选取 V 型带的型号 若 Pc V 的交点落在交线附近 可同时用 V 型带型号选择线图 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 26 两种型号作为两个方案计算 然后比较 选取 3 确定大 小带轮的直径 d d 1 初选小带轮的直径 当 V 型带的型号确定后 小带轮直径愈小 结构愈紧凑 V 型带的弯曲应力 b1则愈大 V 型带寿命降低 d1愈小 圆周速度愈小 单根 V 型带传递的功率 Po 也愈小 故对最小直径加以限制 d1max见表 V 型带轮直径系列 mm 型 号 OABCDEF 优先选 用 可以选 用 优先选 用 可以选 用 优先选 用 可以选 用 优先选 用 可以选 用 优先选 用 可以选 用 优先选 用 可以选 用 优先选 用 可以选 用 63679095140125200212355375500530710750 7175100106160132224236400425560600800900 8090112118180150250265450475630670 100 0 125 0 100112125132200170280300500560710900 112 0 150 0 125140140150250224315355630630800 112 0 140 0 180 0 160150160224315280400375800710 100 0 140 0 160 0 224 0 200180180280400300500450 100 0 750 125 0 150 0 200 0 224200300500355630560 112 0 900 160 0 180 0 250 0 250250355630375800600 140 0 106 0 200 0 190 0 315450800450 100 0 710 160 0 125 0 250 0 224 0 400560 100 0 560 125 0 750 200 0 150 0 500710600 160 0 900 180 0 630710 112 0 750 140 0 带 轮 直 径 系 列 900 2 校核带的速度 v 带速 V d1n1 60 1000 m s V 愈小 单根 V 型带传递功率 Po 的能力愈小 传递功率 P 时 所需带的根数愈多 但 V 过高 使离心力过 大 带与带轮间的正压力降低 从而使摩擦力减小 故带速在 5m s 25m s 较合适 否则要调整带轮的直径 以调整带速 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 27 3 计算大带轮的直径 d2 n1 n2 d1 id1 mm 计算后得 d2值按表 9 4 圆整 4 确定带传动的中心距 a 和带的基准长度 Ld 1 初定中心距 a0 中心距过小 结构紧凑 单位时间绕带轮次数增加 应力循环次数增加 寿命下降 小带轮包角 1也会减 小 降低传动能力 中心距过大 速度大时 会产生颤动 传动尺寸也增大 一般取值 0 7 d1 d2 a0 2 d1 d2 若设计时未提中心距要求 可估算 a0 1 1 5 d2 2 初算带的基准长度 Ld L0 2a0 d1 d2 2 d2 d1 2 4a0 mm 根据 L0和 V 型带型号 由表 9 1 选取相应的 Lp 3 确定实际中心距 a 近似计算 a a0 Lp L0 2 mm 考虑调整 补偿的需要 中心距的变化范围 amin a 0 015Ld mm amax a 0 03Ld mm 4 校核小带轮包角 1 小带轮包角近似计算 1 1800 d2 d1 57 3 a 1200 由上式可见 1与 i 有关 i 愈大 d2 d1的差值愈大 则 1愈小 故 V 型带的传动比一般取 i1 1 1 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 44 章节 名称 渐开线齿轮的加工原理 授课 形式 讲授 课 时 1 班 级 10 综 3 教学 目的 了解齿轮的加工原理 掌握根切现象和最少齿数 知道分度圆弦齿厚和分度圆公法线长度 的测量方法 教学 重点 了解齿轮的加工原理 最少齿数 分度圆公法线长度的测量方法 教学 难点 了解齿轮的加工原理 辅助 手段 齿轮加工模型 课外 作业 作业册 课后 体会 一 齿轮加工原理 齿轮的加工方法很多 如铸造 热轧 冲压 模锻及切削加工等 现介绍常用的两种切削加工原理 方法 比较项目 仿形法范成法 原理成形铣刀加工齿轮的啮合原理 所用机器普通铣床专用插齿 滚齿和磨齿机床 加工特点 逐齿切削的 且不连续 所以精 度差 效率低 加工是连续的 精度和效率较高 应用场合 仅适用于单件生产和精度要求不 高的齿轮加工 批量和精度要求较高的场合 二 根切现象 1 根切现象 成法加工渐开线标准齿轮时 如被切齿轮的齿数过少 刀具顶线就会超过啮合线与被切齿轮基圆 的切点N1 刀刃将轮齿根部的渐开线齿廓切去 这种现象称为根切现象 根切后轮齿弯曲强度降低 重合度减小 对传动很不利 因此应当避免根切 2 最少齿数 成法加工渐开线齿轮时 是否产生根切取决于被切齿轮的齿数多少 我们把不产生根切现象的极 限齿数称为最少齿数 用标准齿条刀具切制标准渐开线齿轮而不发生根切 被切齿轮的最少齿数为 Zmin 2haA sin2 当 20 haA 1 时 Zmin 17 当 20 haA 0 8 时 Zmin 14 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 45 四 公法线长度和分度圆弦齿厚 齿轮在加工和检验中 常用测量公法线长度和分度圆弦齿厚的方法来保证齿轮的精度 公法线长度 如图 11 15 所示 当检验直齿轮时 公法线千分尺的两卡脚跨过 个齿 两卡脚与齿廓相切于 a b 两 点 两切点间的距离 ab 称为公法线 即基圆切线 长度 用 表示 当 20 时 标准直齿圆柱齿轮的 公法线长度为 W m 2 9521 K 0 5 0 014 Z 式中 m 为模数 Z 为齿数 K 为跨齿数 按下式计算 K Z 9 0 5 当计算所得 K 不是整数时 可四舍 五入圆整为整数 此外 W K 也可从机械设计手册中直接查表得出 分度圆弦齿厚 如图 11 16 所示 用齿轮游标卡尺测量时 以分度圆齿高 ha为基准来测量分度圆弦齿厚 S 标准直齿 轮的 S ha计算公式为 S mZsin 2Z ha mhaA mZ 1 cos 2Z 2 此外 S ha也可由机械设计手册的表中直接查得 由于测量分度圆弦齿厚是以齿顶圆为基准的 测量结果必然受到齿顶圆公差的影响 而公法线长度测量 与齿顶圆无关 公法线测量在实际应用中较广泛 在齿轮检验中 对较大模数 m 10mm 的齿轮 一般检验 分度圆弦齿厚 对成批生产的中 小模数齿轮 一般检验公法线长度 章节 名称 渐开线变位直齿圆柱齿轮 授课 形式 讲授 课 时 1 班 级 10 综 3 教学 目的 知道变位齿轮传动的类型及特点 能根据具体情选用不同类型的变位齿轮 图 11 15 公法线长度 图 11 16 分度圆弦齿厚 机械基础教案机械基础教案 Lingtang National Vocational Senior School 机械基础 教研组 专业理科 46 图 11 教学 重点 能根据具体情选用不同类型的变位齿轮 教学 难点 能根据具体情选用不同类型的变位齿轮 辅助 手段 挂图 课外 作业 作业册 课后 体会 一 变位齿轮及基本特点 由齿轮加工原理可知 当齿条插刀的中线与被切齿轮的分度圆相切时 加工出标准齿轮 若齿条刀具的 中线与被切齿轮的分度圆不相切时 则加工出变位齿轮 刀具中线相对于加工标准齿轮时移动的距离称为变位置 用 Xm 表示 其中